Выбор оптимальных геометрических параметров проточной части турбины поршневого двигателя с газотурбинным наддувом
Another Title
Selection of Optimal Geometric Parameters of the Flow Part of the Turbine of a Piston Engine with a Gas Turbine Supercharger
Bibliographic entry
Пассар, А. В. Выбор оптимальных геометрических параметров проточной части турбины поршневого двигателя с газотурбинным наддувом = Selection of Optimal Geometric Parameters of the Flow Part of the Turbine of a Piston Engine with a Gas Turbine Supercharger / А. В. Пассар, Д. В. Тимошенко, С. В. Чехранов // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. – 2026. – № 2. – С. 175-192.
Abstract
Представленная работа содержит основные результаты исследования, посвященного определению оптимальной геометрии проточной части радиально-осевой турбины, предназначенной для использования в системе наддува поршневого двигателя. В качестве теоретической базы использован цикл работ, посвященных изучению особенностей функционирования турбин данного типа в условиях импульсной подачи рабочего тела. Актуальность работы обусловлена необходимостью создания высокоэффективных радиально-осевых турбин турбокомпрессоров, применяемых в двигателестроительной отрасли. Математическая модель, основанная на расчете ступени турбины на среднем радиусе, использовалась в прямой и обратной постановках. Прямая постановка применялась для оценки эффективности работы турбины в системе турбонаддува поршневого двигателя. Обратная постановка, в сочетании с методом множителей Лагранжа, позволяла определять предварительную геометрию проточной части опытных турбин. Для более точного моделирования работы турбины в условиях нестационарного потока выпускной системы была разработана квазизамкнутая математическая модель поршневого двигателя с турбонаддувом, учитывающая термогазодинамические процессы в цилиндре, выпускном тракте и турбокомпрессоре. Численное решение этой модели позволило получить характеристики исследуемых турбин, работающих в реальных условиях нестационарного потока. Результаты комплексного сравнения опытных турбин, спроектированных с помощью метода множителей Лагранжа, и штатной турбины турбокомпрессора ТКР-14С-27 показали, что опытные турбины эффективнее штатной турбины по всему комплексу параметров. Данные результаты позволили предложить новую геометрию проточной части турбины турбокомпрессора ТКР-14, обеспечивающую более эффективное срабатывание нестационарного газодинамического воздействия поршневой части с улучшением эффективных показателей двигателя с наддувом в целом.
Abstract in another language
The presented work contains the main results of a study devoted to determining thе optimal geometry of the flow part of a radial-axial turbine intended for use in the supercharging system of a piston engine. A series of works devoted to studying the features of the functioning of turbines of this type under conditions of pulsed supply of the working fluid was used as a theoretical basis. The relevance of the present work is due to the need to create highly efficient radialaxial turbocharger turbines used in the engine industry. A mathematical model based on the calculation of a turbine stage at the average radius was used in both direct and inverse formulations. The direct formulation was used to evaluate the efficiency of the turbine in the turbocharging system of a piston engine. The inverse formulation, combined with the Lagrange multiplier method, allowed for the determination of the preliminary geometry of the flow path of the experimental turbines. A quasi-closed mathematical model of a turbocharged piston engine has been developed for more accurate simulation of turbine operation under conditions of unsteady exhaust flow, taking into account thermogasodynamic processes in the cylinder, exhaust duct and turbocharger. The numerical solution of this model made it possible to obtain the characteristics of the studied turbines operating in real conditions of unsteady flow. The results of a comprehensive comparison of experimental turbines designed using the Lagrange multiplier method and the standard turbine of the TKR-14C-27 turbocharger showed that the experimental turbines are more efficient than the standard turbine in the entire range of parameters. These results made it possible to propose a new geometry of the flow part of the turbine of the TKR-14 turbocharger, which provides more efficient operation of the non-stationary gas dynamic action of the piston part with improved efficiency of the supercharged engine as a whole.
View/
Collections
- № 2[7]